Die jahreszeitliche Kartoffel

Die als „Potsdamer Schwerekartoffel“ bekannt gewordene Darstellung der irdischen Anziehungskraft erlaubt jetzt erstmals die Darstellung zeitlich veränderlicher Schweregrößen. Die jahreszeitlichen Schwankungen des Wasserhaushalts der Kontinente oder abschmelzende oder zunehmende Eismassen, also klimarelevante Größen, gehen jetzt in die Modellierung des Erdschwerefeldes ein.

„EIGEN-6C“ nennt sich dieses neueste globale Schwerefeldmodell des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ. Es wurde kürzlich in Potsdam in Zusammenarbeit mit der Groupe de Recherche de Géodésie Spaciale aus Toulouse berechnet. Diesem neuen Schwerefeldmodell liegen Messungen der Satelliten LAGEOS, GRACE und GOCE zugrunde. Diese wurden mit Schweremessungen am Boden und Messwerten der Satelliten-Altimetrie kombiniert. EIGEN-6C besitzt eine räumliche Auflösung von etwa 12 Kilometern. Das ist gegenüber der letzten Ausgabe der Potsdamer Kartoffel eine vierfache Steigerung.

„Von ganz besonderer Bedeutung ist die Einbeziehung von Messungen des Satelliten GOCE, aus denen das GFZ ein eigenes Schwerefeld berechnet hat“, sagt dazu Dr. Christoph Förste, der zusammen mit seinem Kollegen Dr. Frank Flechtner die Schwerefeld-Arbeitsgruppe am GFZ leitet. Die ESA-Mission GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) wurde Mitte März 2009 gestartet und vermisst das Schwerefeld der Erde seither mit dem Verfahren der Satellitengradiometrie. „Dies ermöglicht die Vermessung der Schwerkraft in schwer zugänglichen Regionen mit bis dahin unerreichter Genauigkeit, zum Beispiel in Zentralafrika und im Himalaja“, ergänzt Dr. Flechtner. Aber auch die Vermessung des Erdschwerefeldes in den Weiten der Weltmeere lässt sich mit GOCE um ein Vielfaches genauer durchführen als mit vorangegangenen Satellitenmissionen wie dem GFZ-CHAMP und GRACE. Dies gestattet u.a. eine genauere Bestimmung der sogenannten dynamischen Meerestopographie, d.h. der Abweichung der Meeresoberfläche vom Gleichgewicht gegenüber der Schwerkraft. Diese Meerestopographie wird ganz wesentlich von Meeresströmungen bestimmt. Deshalb sind die mit GOCE-Messungen berechneten Schwerefeldmodelle von großem Interesse für die Ozeanographie und die Klimaforschung.

Neben GOCE wurden im neuen EIGEN-6C auch langjährige Messdaten der Doppelsatelliten-Mission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) des GFZ einbezogen. GRACE ermöglicht die Bestimmung großräumiger zeitlicher Veränderungen im Schwerefeld, die etwa durch klimabedingte Massenumlagerungen auf der Erdoberfläche verursacht werden. Dazu gehören das Abschmelzen großer Gletscher in den Polargebieten und die jahreszeitlichen Schwankungen der in großen Flusssystemen gespeicherten Wassermengen. Mit GRACE bestimmte zeitliche Schwereänderungen sind im EIGEN-6C Modell enthalten. Deshalb ist die neue Potsdamer Kartoffel zum ersten Mal kein fester Körper mehr sondern eine sich zeitlich ändernde Fläche. Gerade um diese klimarelevanten Prozesse langzeitig erfassen zu können, ist eine Folgemission für die etwa 2015 endende GRACE-Mission dringend erforderlich. Ein Vergleich der verschiedenen „Potsdamer Kartoffeln“ seit 1995 zeigt die Qualitätssprünge deutlich.

Franz Ossing
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